基于PLC的傳送帶控制系統(tǒng)設計

申小玲

摘 要：利用PLC對四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)進行硬件設計、軟件設計，調(diào)試運行后能夠滿足傳送帶控制系統(tǒng)的設計要求，完成順序起動、順序停止、故障診斷功能，此設計能夠提高工作效率，也為遠距離、更大量物體帶式傳送提供參考。

關(guān)鍵詞：PLC；傳送帶；系統(tǒng)設計

中圖分類號：TP273 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0086-03

Abstract： PLC is used to design the hardware and software of the four-section conveyor belt control system. After debugging and running， the system can meet the design requirements of the conveyor belt control system， and complete the functions of sequential start， sequence stop and fault diagnosis. This design can improve work efficiency， and provide a reference for long-distance， more large number of objects belt transmission.

Keywords： PLC； conveyor belt； system design

1 概述

傳送帶控制系統(tǒng)具有速度快、運送量大等特點，并且能大量減少人工投入，在現(xiàn)代各行各業(yè)中有著不可或缺的作用[1][2]。隨著計算機技術(shù)和控制技術(shù)的快速發(fā)展，PLC（可編程控制器）作為工業(yè)計算機，在工業(yè)控制領域中起到很好的控制作用，其功能越來越強大，在傳送帶控制系統(tǒng)中引入PLC控制技術(shù)，使控制裝置在體積上更加簡易，安裝和維修保養(yǎng)方便，提高了系統(tǒng)可靠性。本次設計采用PLC作為控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)對四節(jié)傳送帶進行輸送控制，并具備自動診斷故障功能，通過硬件設計、軟件設計實現(xiàn)順序啟動及順序停止的功能。

2 傳送帶控制系統(tǒng)設計

2.1 控制系統(tǒng)的設計方案分析

2.1.1 控制系統(tǒng)的設計要求

總體控制要求有：控制系統(tǒng)主要由四節(jié)傳動帶、控制電機M1、M2、M3、M4，故障檢測傳感器A、B、C、D、PLC、計算機組成，完成對傳送帶上物料的運送、故障診斷停止運行的功能；閉合啟動開關(guān)，首先啟動最后一條傳送帶的傳動（電機M4運行），每經(jīng)過1秒延時，依次啟動下一條傳送帶的傳動（電機M3、M2、M1依次運行）；如果檢測到某條傳送帶發(fā)生故障時，則該條傳送帶及其前面的傳送帶立即停止運行，而該傳送帶以后的傳送帶待運完貨物后方可停止運行。例如如果檢測到傳動電機M2運行存在故障時，則傳動電機M1、M2立即停止運行，經(jīng)過1秒延時后，電機M3停止運行，再過1秒，電機M4停止運行；排出故障后，打開啟動開關(guān)，則系統(tǒng)重新啟動；關(guān)閉啟動開關(guān)，應先停止最前一條傳送帶的傳動（電機M1停止運行），待料運送完畢后再依次停止電機M2、電機M3及電機M4。

2.1.2 根據(jù)控制要求重點解決的問題

（1）在硬件配置中，需要正確選擇電動機、PLC型號等元器件，電動機的起動、停止主電路的設計。

（2）軟件設計應根據(jù)控制要求對控制任務進行詳細分析，找出所有I/O點，做出程序流程圖，正確編制程序。

（3）前期調(diào)試時，需要相關(guān)設備調(diào)試運行，利用實驗室現(xiàn)有實際操作平臺或到企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場完成。

2.2 控制系統(tǒng)的硬件設計

2.2.1 主要硬件設備的選擇

電機選擇：選擇四個三相異步籠型電機作為四節(jié)傳送帶的傳動裝置[3]，型號Y132S2-2，參數(shù)數(shù)據(jù)為額定功率PN=7.5kW，額定電壓UN=380V，額定電流IN=15A，額定頻率fN=50HZ，額定轉(zhuǎn)速nN=2900r/min，額定效率ηN=85.5%。

傳感器選擇：在運行過程中利用速度傳感器來檢測皮帶在運行時的速度變化，當傳送過程中發(fā)生故障時，這時傳感器能即時檢測到傳送帶傳輸?shù)漠惓＃⒃诘谝粫r間反饋給控制系統(tǒng)，立即按控制要求依次停止運行工作。本次設計選擇結(jié)構(gòu)較為簡單，使用較方便的皮帶速度傳感器來進行傳送帶的故障檢測工作。

PLC的選型：PLC的選擇主要從PLC的機型、電源模塊、I/O模塊、容量、擴展功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面去對比選擇。PLC機型選擇的基本原則為在滿足控制功能的要求、性能可靠、維護方便的前提下，尋求最優(yōu)性價比的機型[4]。本次設計選用S7-200系列繼電器型CPU226西門子PLC。

2.2.2 輸入/輸出（I/O）端子地址分配

根據(jù)傳送帶控制系統(tǒng)的設計要求，需5個輸入信號分別為啟動按鈕SD，傳感器檢測到傳送帶A、B、C、D的故障信號，對應CPU226 PLC的輸入地址為I0.0、I0.1、I0.2、I0.3、I0.4。輸出信號為4個電的交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4，對應CPU226 PLC的輸出地址為Q0.0、Q0.1、Q0.2、Q0.3，其I/O端子分配表如下表1所示：

表1 I/O端子分配功表

2.2.3 PLC硬件接線原理圖

根據(jù)I/O端子的分配情況，對PLC控制系統(tǒng)進行接線。1M、V+端子與220V交流電電源輸出端相連，1L、COM端子與GND相連。PLC接線原理圖見圖1，傳送帶傳動控制電機M1、M2、M3、M4的主電路圖如圖2。圖2中QS為斷路器符號，F(xiàn)U為熔斷器符號，F(xiàn)R為熱繼電器符號，此類保護電器使電機控制主電路具有短路保護、過載保護作用，KM為交流接觸器符號，能夠在電路中頻繁的通斷控制[5]。

圖1 PLC接線原理圖

2.3 控制系統(tǒng)的軟件設計

2.3.1 程序流程圖

根據(jù)控制系統(tǒng)的設計要求，系統(tǒng)啟動時如果不出現(xiàn)故障時則電動機從M4至M1順序啟動，當啟動后順序運行出現(xiàn)故障時，則馬上進入故障停止狀態(tài)，停止系統(tǒng)時按照設計要求順序停止，直至系統(tǒng)完全停止，程序流程圖如下圖3。

圖3 程序流程圖

2.3.2 程序處理

傳送帶啟動處理：根據(jù)控制系統(tǒng)的設計要求，按下起動按鈕I0.0為高電平時，PLC運行后接觸器KM4（Q0.3）變?yōu)椤癘N”，通過電機控制主電路，電機M4運行，最末第4條傳送帶輸送物品；接著另三個接觸器KM3（Q0.2）、KM2（Q0.1）、KM1（Q0.0）分別經(jīng)過定時器控制1秒延遲后順序起動，再通過電機運行控制主電路，電機M3、M2、M1依次延遲1秒運行，使傳送帶3、傳送帶2、傳送帶1依次延遲1秒輸送物品。程序中使用中間繼電器M0.1使系統(tǒng)保持為運行狀態(tài)，并在這時將Q0.3位置1，傳送帶控制電機M4運行后，經(jīng)過定時器T38的1秒延遲后，傳送帶控制電機M3運行，同理依次經(jīng)過1秒的延遲后使前一傳送帶依次起動運行。

傳送帶停止處理： 根據(jù)控制系統(tǒng)設計要求，扳動停止按鈕使I0.0為低電平時，交流接觸器KM1（Q0.0）變?yōu)椤癘FF”，通過電機控制主電路，電機M1立即停止，傳送帶1停止傳送物品；接著后面的三條傳送帶控制電機的交流接觸器KM2（Q0.1）、KM3（Q0.2）、KM4（Q0.3）分別經(jīng)過1秒的延遲后順序斷開，再通過電機運行控制主電路，使電機M2、M3、M4依次延遲1秒后停止，使傳送帶2、傳送帶3、傳送帶4依次延遲1秒后停止傳送。程序設計中使用中間繼電器M0.5使系統(tǒng)保持為停止狀態(tài)，這時將Q0.0位復位停止，傳送帶控制電機M1停止后，經(jīng)過定時器T39的1秒延遲，傳送電機M2停止。同理再分別經(jīng)過1秒的延遲后使后一傳送帶依次停止。

傳送帶故障處理：根據(jù)控制系統(tǒng)設計要求，當檢測到傳送帶A、B、C、D出現(xiàn)故障時，所出故障的傳送帶及之前的傳送帶立即停止，后面的傳送帶分別經(jīng)過1秒的延遲后順序停止。比如檢測到傳送帶B出現(xiàn)故障時，控制電機M1、M2立即停止，而經(jīng)過1秒的延遲后M3停止，再經(jīng)過1秒的延遲后M4停止。程序設計中使用標志位M1.0記錄I0.2的運行狀態(tài)，這時將Q0.0、Q0.1復位斷開（使傳送電機M1、M2變?yōu)橥Ｖ梗攤魉蛶1和M2停止后，經(jīng)過定時器的1秒間隔后Q0.2斷開（將傳送電機M3停止），同樣再經(jīng)過1秒的間隔后Q0.3復位（傳送電機M4停止）。

3 結(jié)束語

本次設計基于PLC的四節(jié)傳送帶控制系統(tǒng)通過硬件連接、軟件編程、調(diào)試運行環(huán)節(jié)后使四節(jié)傳送帶能夠按照設計要求完成順序啟動、順序停止、故障診斷功能。傳送帶控制系統(tǒng)的設計可提高工作效率，減少勞動力投入，降低投資成本，有利于經(jīng)濟發(fā)展。此方法也可以為更大距離、更大運量、更大速度的帶式傳送機輸送提供參考。

參考文獻：

[1]李楊.基于PLC的物料傳送帶定位分揀系統(tǒng)設計[J].科技創(chuàng)新與應用，2018（2）：128-130.

[2]張偉.試論生產(chǎn)線傳送帶及立體倉庫控制系統(tǒng)設計[J].黑龍江科技信息，2016（06）：72-73.

[3]洪如.PLC技術(shù)在傳送機分檢貨物控制系統(tǒng)中的應用[J].機電技術(shù)，2013（10）：10-12.

[4]廖映華，李志榮，張友兵.基于PLC的電鍍流水線自動控制系統(tǒng)設計[J].電鍍與環(huán)保，2017（09）：53-56.

[5]王言明.PLC控制自動裝車送料系統(tǒng)的設計[J].電子測試，2016（05）：12-13.